JP2015006842A - 地上子 - Google Patents

Abstract

【課題】列車の停止位置を検出するための列車位置の検出に係る装置を、購入・設置・運用の各面において低コストに実現できるようにする。
【解決手段】地上子３０は、車上からの電力波を受信し、列車位置としてショート位置、ジャスト位置、及び、オーバー位置それぞれを判定するための地上受信アンテナ３２ａ〜３２ｃを備える。地上受信アンテナ３２ａ〜３２ｃは、それぞれ、対応する整合変成器５２ａ〜５２ｃの入力側１次巻線に接続されている。整合変成器５２ａ〜５２ｃそれぞれの出力側２次巻線は、応動特性調整部５８ａ〜５８ｃを介して、地上受信アンテナ３２ａ〜３２ｃそれぞれの受信レベルに基づいて列車位置（ショート／ジャスト／オーバー）を判定する位置判定部６０に接続され、出力側３次巻線の発生電力は、地上子３０の動作電源を生成する電源部９０に接続される。
【選択図】図４

Description

本発明は、列車の停止位置を判定するための地上子に関する。

近年、駅のプラットフォームにおいては、安全確保のためにホームドアの設置が進められている。ホームドアにはフルスクリーンタイプや腰高タイプといった様々な種類がある。ホームドアが設置されている場合には、車両ドアがホームドアに対向するように列車を所定の停止位置に確実に停止させる必要がある。この要求に応えるため、列車を所定の停止位置に停止したことを検出するための様々な装置が開発されている。

例えば、特許文献１に開示されているように、トランスポンダを使用した列車位置検出装置が知られている。これらの装置は、３つのアンテナコイルを列車の進行方向に沿って配置した地上子を有し、アンテナコイルそれぞれにおける車上子からの電力波の受信レベルに基づいて列車位置（ショート位置／ジャスト位置／オーバー位置）を検出するものである。

特開２００９−２４１６７５号公報

特許文献１に開示されているような従来の技術は、列車位置の検出と他の制御、例えば、ホームドアの開閉制御や、ＡＴＯ（自動列車運転装置）やＴＡＳＣ（定位置停止装置）による停止位置制御とを連動させるため、地上子を有電源地上子とし、中継器や符号処理器を介して駅装置などの地上装置に接続する構成となっている。このため、装置自体が高価（購買コスト）となる他、設置に手間がかかり（設置コスト）、運用するための電力（運用コスト）もかかるという問題がある。ホームドアを導入しようとすると、列車位置検出装置を各駅の各ホームに設置する必要があるため、これらのコスト面の問題は大きな問題となり、結果的にホームドアの導入を妨げる理由の１つとなっている。

そこで、列車位置検出機能に特化して、検出した列車位置を車上に通知することで運転士の運転を支援するといったことができる低コストな装置が実現できれば、ホームドアの導入を促進する効果が期待できる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、列車の停止位置を検出するための列車位置の検出に係る装置を、購入・設置・運用の各面において低コストに実現できるようにすることである。

上記課題を解決するための第１の発明は、
所定の停止位置に停止した列車の車上コイル部に対向するジャスト位置に設けられたジャスト位置検出用の受信コイル（例えば、図２の地上受信アンテナ３２ｂ）と、列車の進行方向に沿って当該ジャスト位置を挟む進行過不足位置に設けられた２つの過不足位置検出用の受信コイル（例えば、図２の地上受信アンテナ３２ａ，３２ｃ）とを少なくとも含む受信コイル部（例えば、図４の受信コイル部４０）と、
前記ジャスト位置検出用の受信コイル及び前記過不足位置検出用の受信コイルを跨ぐように配置され、前記車上コイル部の対向位置が前記ジャスト位置及び前記進行過不足位置の何れの位置であっても前記車上コイル部に信号伝送が可能な送信コイル（例えば、図２の地上送信アンテナ３４、図４の送信コイル部８０）と、
前記受信コイルに接続された入力側１次巻線と、出力側２次巻線及び出力側３次巻線とを有し、前記受信コイルそれぞれに対応する複数の整合変成器（例えば、図４の整合変成器５２ａ〜５２ｃ）と、
前記整合変成器それぞれの出力側２次巻線の信号レベルに基づいて、前記列車の位置を段階的に判定する位置判定部（例えば、図４の位置判定部６０）と、
前記位置判定部の判定位置に対応する予め定められた位置情報を、前記送信コイルから送信させる送信制御部（例えば、図４の送信制御部７０）と、
前記整合変成器それぞれの出力側３次巻線に共通接続され、当該出力側３次巻線に生じる電気信号から当該地上子の電源を生成する電源部（例えば、図４の電源部９０）と、
を備えた地上子である。

この第１の発明によれば、所定の停止位置における列車の位置を判定し、判定位置に対応する位置情報を列車の車上コイル部へ送信可能な地上子を、無電源地上子として実現することができる。すなわち、入力側１次巻線が受信コイルに接続された受信コイルそれぞれに対応する複数の整合変成器を備え、これらの整合変成器それぞれの出力側２次巻線の信号レベルに基づいて列車の位置を判定するとともに、出力側３次巻線に生じる電気信号から地上子の電源を生成する。また、ＡＴＯ等の他のシステムと連動しないため、地上装置等とケーブル接続する必要もなく、設置コストが低い。これにより、列車位置の検出に係る装置を低コストに実現できる。

また、第２の発明として、第１の発明の地上子であって、
前記整合変成器それぞれの出力側３次巻線には、中性点を接地電圧とする全波整流回路（例えば、図４の全波整流回路５６）が構成され、
前記全波整流回路それぞれの出力が並列接続されて前記電源部に共通接続された、
地上子を構成しても良い。

この第２の発明によれば、整合変成器それぞれの出力側３次巻線には、中性点を接地電圧とする全波整流回路が構成され、これらの全波整流回路それぞれの出力が並列接続されて電源部に共通接続されている。これにより、電力波を受信した受信コイルがその一部であっても、その受信コイルの受信電力によって、地上子を駆動するための電源を生成することができる。

また、第３の発明として、第１又は第２の発明の地上子であって、
前記位置判定部は、前記受信コイルの設置位置の中から前記列車の位置を択一的に判定し、
前記送信制御部は、前記受信コイルそれぞれの設置位置に対応する位置情報を予め記憶し、前記位置判定部の判定結果に対応する位置情報を送信させる、
地上子を構成しても良い。

この第３の発明によれば、列車の位置は、受信コイルの設置位置の中から択一的に判定され、予め記憶された判定結果に対応する位置情報が送信される。

列車位置検出システムの概要図。 車上子及び地上子におけるアンテナコイルの配置図。 列車位置の検出原理の説明図。 地上子の内部構成図。 送信制御部の内部構成図。 地上受信アンテナの受信レベルと動作電源との関係図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。但し、本発明の適用可能な実施形態がこれに限定されるものではない。

図１は、本実施形態の列車位置検出システム１の概略構成図である。図１によれば、列車位置検出システム１は、トランスポンダを使用したシステムであり、列車１０に搭載される車上装置１２及び車上子２０と、列車１０の停止位置付近に設置される地上子３０とを有して構成される。

車上装置１２は、地上子３０が列車位置を検出するために用いる電力波を、車上子２０から連続的に送信させる。また、地上子３０から送信される情報波を車上子２０を介して受信し、当該情報波に含まれる自列車の位置を取得する。

地上子３０は、列車１０の車上子２０から送信されている電力波を受信することで当該列車１０の位置を検出し、検出した列車位置を含む情報波を送出する。また、この地上子３０は、内部に電源を有さない無電源地上子であり、列車１０の車上子２０から受信した電力波を用いて内部電源を生成する。

図２は、車上子２０及び地上子３０が有する電力波や情報波の送受信のためのアンテナコイルの設置位置を示す図である。車上子２０には、電力波の送信用の車上送信アンテナ２２と、情報波の受信用の車上受信アンテナ２４とが、地上子３０と対向するように設けられている。また、地上子３０には、３つの電力波の受信用の地上受信アンテナ３２ａ〜３２ｃと、情報波の送信用の地上送信アンテナ３４とが、車上子２０と対向するように設けられている。

地上受信アンテナ３２ａ〜３２ｃは、列車の進行方向に沿って、列車の進入側から地上受信アンテナ３２ａ〜３２ｃの順に配置されている。地上受信アンテナ３２ｂは、列車が停止位置にあるとみなすジャスト位置を判定するためのアンテナである。列車１０が停止位置に停止した場合に、車上子２０の中心の対向位置が地上受信アンテナ３２ｂの中心に略一致するように地上子３０が設置される。地上受信アンテナ３２ａ，３２ｃは、地上受信アンテナ３０ｂの進行方向に沿った前後に配置され、ジャスト位置に対して列車１０が行き過ぎであるか、進行不足であるかの進行過不足位置にあることを検出するためのアンテナである。具体的には、地上受信アンテナ３２ａは、列車１０がジャスト位置に到達していないショート位置であることを検出し、地上受信アンテナ３２ｃは、列車１０がジャスト位置を越えたオーバー位置であることを検出する。これらの地上受信アンテナ３２ａ〜３２ｃは、相互の電磁誘導による影響を抑制するために所定の間隔をおいて配置されている。

なお、本実施形態の地上子３０は、地上受信アンテナ３２ａ〜３２ｃのうちの１つのみが電力波を受信できる場合であっても、動作電源の生成に充分な受信電力が得られるよう、地上受信アンテナ３２ａ〜３２ｃの巻数や長さを有するように構成されている。

地上送信アンテナ３４は、地上受信アンテナ３２ａ〜３２ｃを跨ぐように配置されている。地上受信アンテナ３２ａ〜３２ｃの何れかで電力波を受信している状態は、列車位置がショート位置、ジャスト位置、およびオーバー位置の何れであるかを検出できている状態であるため、検出結果を示す情報波を車上子２０が受信できるように、地上受信アンテナ３２ａ〜３２ｃを跨ぐように地上送信アンテナ３４を配置しているのである。

地上子３０は、地上受信アンテナ３２ａ〜３２ｃによる電力波の受信レベルをもとに、列車位置を検出する。図３は、列車位置と、地上受信アンテナ３２ａ〜３２ｃそれぞれの電力波の受信レベルとの関係を示す図である。図３では、列車１０の進行方向を右方向としている。列車１０が停止位置に接近してくると、地上受信アンテナ３２ａ〜３２ｃの順に、列車１０からの電力波を受信するようになる。ここで、地上受信アンテナ３２ａ，３２ｂそれぞれの受信レベルＬａ，Ｌｂが等しくなる交点Ａと、地上受信アンテナ３２ｂ，３２ｃそれぞれの受信レベルＬｂ，Ｌｃが等しくなる交点Ｂとの間を、列車位置が停止位置（ジャスト位置）であると判定する定位置判定範囲とする。また、交点Ａ以前をショート位置と判定する範囲とし、交点Ｂ以降をオーバー位置と判定する範囲とする。

なお、列車形式が異なる等の理由によって車上子からの電力波の送信レベルが異なっても、電力波の送信レベルに応じて地上受信アンテナ３２ａ〜３２ｃそれぞれの受信レベルＬａ，Ｌｂ，Ｌｃが変動するため、交点Ａ，Ｂに対応する列車位置の変化は極めて小さい。すなわち定位置判定範囲の変化は極めて小さい。

図４は、地上子３０の内部構成図である。図４によれば、地上子３０は、受信コイル部４０と、電力波受信部５０と、位置判定部６０と、送信制御部７０と、送信コイル部８０と、電源部９０とを備えて構成される。

受信コイル部４０は、車上子２０からの電力波を受信するためのアンテナコイルであり、ショート位置を判定するための地上受信アンテナ３２ａと、ジャスト位置を判定するための地上受信アンテナ３２ｂと、オーバー位置を判定するための地上受信アンテナ３２ｃとを有する。これらの地上受信アンテナ３２ａ〜３２ｃの配置は、図２に示したように、列車の進行方向に沿って、列車の進入側から、地上受信アンテナ３２ａ〜３２ｃの順に配置されている。

電力波受信部５０は、受信コイル部４０の地上受信アンテナ３２ａ〜３２ｃそれぞれに対応する整合変成器５２ａ〜５２ｃ、及び、応動特性調整部５８ａ〜５８ｃを有し、受信コイル部４０による電力波の受信レベルを出力する。

整合変成器５２ａ〜５２ｃの入力側１次巻線には、対応する地上受信アンテナ３２が接続され、出力側２次巻線には、ダイオード及びコンデンサでなる全波整流回路５４を介して応動特性調整部５８ａ〜５８ｃに接続され、出力側３次巻線には、ダイオード及びコンデンサでなる全波整流回路５６を介して電源部９０に接続されている。つまり、整合変成器５２ａ〜５２ｃの出力側２次巻線、及び、出力側３次巻線それぞれの発生電力は、対応する地上受信アンテナ３２による受信電力を全波整流し平滑した直流電力となる。

応動特性調整部５８ａ〜５８ｃは、受信応動特性を調整する。例えば、地上受信アンテナ３２ｂに対する地上受信アンテナ３２ａ，３２ｃそれぞれの受信応動特性を調整することで、交点Ａ，Ｂの間の範囲と定めた定位置判定範囲を変化させることができる。

位置判定部６０は、比較器（レベルコンパレータ）６２ａ，６２ｂと、論理回路６４とを有し、電力波受信部５０から入力される地上受信アンテナ３２ａ〜３２ｃそれぞれでの受信レベル（受信信号）に基づいて、列車位置がショート位置、ジャスト位置、オーバー位置の何れであるかを段階的に判定する。

比較器６２ａは、地上受信アンテナ３２ａ，３２ｂそれぞれでの受信レベルを比較し、比較器６２ｂは、地上受信アンテナ３２ｂ，３２ｃそれぞれでの受信レベルを比較する。

論理回路６４は、比較器６２ａ，６２ｂそれぞれの比較結果と、地上受信アンテナ３２ａ〜３２ｃそれぞれの受信レベルとをもとに、列車位置を判定する。具体的には、図３に示したように、対応する地上受信アンテナ３２ａ〜３２ｃにより判断される電力波の受信の有無と、比較器６２ａ，６２ｂの比較結果により判断される交点Ａ，Ｂに達しているか否かとから、列車位置が、ショート位置、ジャスト位置、及び、オーバー位置の何れであるかを判定する。

送信制御部７０は、位置判定部６０によって判定された列車位置に対応する電文で搬送波を変調し、情報波として送信コイル部から送信させる。詳細には、図５に示すように、送信制御部７０は、ショート位置、ジャスト位置、及び、オーバー位置それぞれに対応する電文１〜３を記憶した記憶部７２ａ〜７２ｃと、変調送信部７４とを有する。記憶部７２ａはショート位置に対応する電文１を、記憶部７２ｂはジャスト位置に対応する電文２を、記憶部７２ｃはオーバー位置に対応する電文３を記憶しており、位置判定部６０から入力される判定位置に対応する電文が読み出されて変調送信部７４に入力される。変調送信部７４は、記憶部７２ａ〜７２ｃの何れかから読み出された電文で、所定の搬送波を変調・増幅し、情報波として送信コイル部８０から送信させる。

送信コイル部８０は、情報波を送信するためのアンテナコイルであり、地上送信アンテナ３４を有する。この地上送信アンテナ３４は、図２に示したように、受信コイル部４０の地上受信アンテナ３２ａ〜３２ｃに跨るように配置されている。

電源部９０は、受信コイル部４０によって受信された電力波をもとに、地上子３０の各部に供給する動作電源（内部電源）を生成する。すなわち、電源部９０には、整合変成器５２ａ〜５２ｃそれぞれの出力側３次巻線が全波整流回路を介して並列接続（共通接続）されており、整合変成器５２ａ〜５２ｃそれぞれの出力側３次巻線の発生電力の重畳電力を動作電源とする。

図６は、地上受信アンテナ３２ａ〜３２ｃそれぞれの受信レベルＬａ〜Ｌｃと、動作電源との関係を示す図である。図６では、右方向を列車の進行方向として、地上受信アンテナ３２ａ〜３２ｃそれぞれの受信レベルＬａ，Ｌｂ，Ｌｃと、動作電源と、送信コイル部８０による情報波の送信レベルＬｓと、情報波として送信される電文とを示している。

列車が停止位置に接近すると、地上受信アンテナ３２ａでの電力波の受信が開始され、受信信号の受信レベルの増加に伴って、電源部９０で生成される電源電力が増加して、動作電源が地上子３０の各部の動作に必要な最小電圧である所定電圧Ｖｔｈ（例えば、ＤＣ２．５Ｖ）に達すると、情報波の送信が開始される。このとき送信される情報波は、ショート位置であることを示す電文１である。

列車が進行し、地上受信アンテナ３２ａ，３２ｂの受信レベルが一致する交点Ａが検出されると、送信される情報波が、ジャスト位置であることを示す電文２に切り替わる。このとき、電力波の受信を主に担うアンテナは、地上受信アンテナ３２ａから地上受信アンテナ３２ｂに移行することになるが、整合変成器５２ａ〜５２ｃの出力側３次巻線が並列接続（共通接続）されているため、電源部９０には継続して電気信号が入力され、電源供給が瞬断することはない。列車が更に進行し、地上受信アンテナ３２ｂ，３２ｃの受信レベルが一致する交点Ｂを検出すると、送信される情報波が、オーバー位置であることを示す電文３に切り替わる。この間も電源部９０からの電源供給は継続する。そして、更なる列車の進行に伴って地上受信アンテナ３２ｃの受信レベルが低下し、電源部９０に入力される信号電力が低下して動作電源が所定電圧Ｖｔｈを下回ると、情報波の送信が停止する。

なお、動作電源は交点Ａ，Ｂにおいて低下するが、電源部９０が生成する電圧が所定電圧Ｖｔｈ以下とならないように、アンテナ３２ａ〜３２ｃそれぞれの巻数や長さ、配置間隔等が定められている。

［作用効果］
このように、本実施形態の列車位置検出システム１によれば、列車位置の検出を、電源を有さない無電源の地上子３０によって実現することができる。また、地上子３０は、ＡＴＯ等の他のシステムと連動しないため、地上装置等とケーブル接続する必要もない。このため、地上子３０を安価に構成でき、設置作業も地上子３０そのものの設置で基本的に完了する。さらには、駆動電力は、車上子２０からの電力波で賄うため、地上において外部から地上子３０に電力を供給する必要もない。列車位置の検出に係る装置を低コストに実現することができる。

なお、本発明の適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。

１０ 列車
１２ 車上装置
２０ 車上子
２２ 車上送信アンテナ、２４ 車上受信アンテナ
３０ 地上子
４０ 受信コイル部、３２ａ〜３２ｃ 地上受信アンテナ、
５０ 電力波受信部
５２ａ〜５２ｃ 整合変成器、５４，５６ 全波整流回路
５８ａ〜５８ｃ 応動特性調整部
６０ 位置判定部
６２ａ，６２ｂ 比較器（レベルコンパレータ）、６４ 論理回路
７０ 送信制御部
７２ａ〜７２ｃ 記憶部、７４ 変調送信部
８０ 送信コイル部、３４ 地上送信アンテナ
９０ 電源部

Claims (3)

1. 所定の停止位置に停止した列車の車上コイル部に対向するジャスト位置に設けられたジャスト位置検出用の受信コイルと、列車の進行方向に沿って当該ジャスト位置を挟む進行過不足位置に設けられた２つの過不足位置検出用の受信コイルとを少なくとも含む受信コイル部と、
   前記ジャスト位置検出用の受信コイル及び前記過不足位置検出用の受信コイルを跨ぐように配置され、前記車上コイル部の対向位置が前記ジャスト位置及び前記進行過不足位置の何れの位置であっても前記車上コイル部に信号伝送が可能な送信コイルと、
   前記受信コイルに接続された入力側１次巻線と、出力側２次巻線及び出力側３次巻線とを有し、前記受信コイルそれぞれに対応する複数の整合変成器と、
   前記整合変成器それぞれの出力側２次巻線の信号レベルに基づいて、前記列車の位置を段階的に判定する位置判定部と、
   前記位置判定部の判定位置に対応する予め定められた位置情報を、前記送信コイルから送信させる送信制御部と、
   前記整合変成器それぞれの出力側３次巻線に共通接続され、当該出力側３次巻線に生じる電気信号から当該地上子の電源を生成する電源部と、
   を備えた地上子。
2. 前記整合変成器それぞれの出力側３次巻線には、中性点を接地電圧とする全波整流回路が構成され、
   前記全波整流回路それぞれの出力が並列接続されて前記電源部に共通接続された、
   請求項１に記載の地上子。
3. 前記位置判定部は、前記受信コイルの設置位置の中から前記列車の位置を択一的に判定し、
   前記送信制御部は、前記受信コイルそれぞれの設置位置に対応する位置情報を予め記憶し、前記位置判定部の判定結果に対応する位置情報を送信させる、
   請求項１又は２に記載の地上子。
   

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